一種多路光電倍增管的增益值相對測量法的製作方法
2023-05-12 03:04:31
專利名稱：一種多路光電倍增管的增益值相對測量法的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖及傳感器技術，特別是光電倍增管光電性能測量技術領域。
背景技術：
光電倍增管是一種技術成熟，使用廣泛的光探測器件，廣泛應用於光子計數、極微弱光探測、化學發光、生物發光研究、極低能量射線探測、分光光度計、旋光儀、色度計、照度計、塵埃計、濁度計、光密度計、熱釋光量儀、輻射量熱計、掃描電鏡、生化分析儀等儀器設備中。一般情況下，光電倍增管光譜響應特性的長波段取決於光陰極材料，光電倍增管出廠時僅為用戶提供陰極和陽極的光照靈敏度。由於光電倍增管的生產和加工工藝決定，同工藝同批次的光電倍增管在相同工作電壓下其電流放大倍數相差也可能是巨大的，可能存在兩倍以上甚至更大差異。在使用多光電倍增管精密測量的儀器設備中，必須在使用前對每一隻光電倍增管的工作電壓、增益、分辨以及其線性進行測量，包括篩選出不符合要求的光電倍增管。其測量結果的精度對後續組裝生產的儀器設備的測量精度都會產生影響，在大規模工業生產時，需要進行測試挑選的光電倍增管數量也會比較龐大。
發明內容
本發明的目的是提供一種多路光電倍增管的增益值相對測量法，利用該方法在，可以進行同時多路測量，提高光電倍增管的測量效率，通過刻度和相對比較的方法，可以排除環境以及溫度對測量系統的影響，提高測量精度。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
將一照射光源通過遮光片均等地分成互不串擾的多路光源，每路光源的光用一根光纖引導並耦合到一個光電倍增管的光敏表面，在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路，在各光電倍增管的輸出端分別連接整形放大電路和數據採集電路；
再將以上多路光源中的其中一路光源確定為標準路，其餘的則為其他通路，標準路上相連的光電倍增管定義為標準光電倍增管；
將標準光電倍增管先後偶合在每路光源的光纖輸出端，固定標準管的測量電子學通路，並測量信號幅度，得到每路光源的光路光通量修正係數Ln，它刻度了各通路的光接收和傳遞差異；將標準的光源通路和標準電倍增管輸出分別接在各個通道的電子學通路上測量信號幅度，得到每路光源的電子學修正係數Dn，它刻度了電子學線路的固有差異；
將標準光電倍增管與標準路耦合；將待測光電倍增管分別耦合到其他通路上，同時進行測量，分別得到標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值和其他路被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值，通過以下公式得到被測光電倍增管增益修正值:
被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值XLnXDn/標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值。
本發明通過控制工作電壓變化和光源光通量變化，可以同時測量多路光電倍增管的增益，提高了測量效率。多路測量中的一路固定使用同一隻光電倍增管，將該路定為標準路。每次測量其他路與標準路進行比較來修正外界因素產生的漂移，同時引入兩個修正係數，即光路光通量修正係數和電子學通路修正係數來修正通路的固有差異，可以消除測量過程中各種環境影響，從而提高測量精度。每批次測量結束後，保留標準通路的光電倍增管，只換下測量通路的各光電倍增管，測量各自的增益，並用電倍增管增益修正值進行修正。本發明所述照射光源為發光二極體，使用脈衝產生器控制發光二極體發光強度和頻率，以及信號的形狀。本發明還採用遮光片將一照射光源均等地分成互不串擾的多路光源，用光纖引出各路光源，所述光纖使用熱縮管封裝避光。
圖1為本發明測量系統示意圖。圖2為多路光電倍增管相對測量系統流程圖。圖3為12路分光情況下遮光片結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，整個系統分為四部分:光源及光源控制系統1、分光系統2、電子學測量系統3和刻度系統4:
光源及光源控制系統I包括產生光源的發光二極體LED和控制二極體發光的脈衝電路。發光二極體的選取應根據需要用該光電倍增管測量的物質其發光波長峰值與強度決定；通過脈衝電路控制發光二極體的發光頻率與光通量；通過電脈衝的形狀來控制光脈衝的形狀。根據需被檢測的光電倍增管用途，例如光電倍增管用於測量LYSO晶體發光，發光二極體則選取藍紫光二極體，其發光峰值波長為420nm，與LYSO晶體峰值波長一致。分光系統2由磨砂光導、遮光片和光纖構成。發光二極體嵌入圓柱型磨砂光導正中心；光導另一面與遮光片耦合。遮光片由圓形厚金屬板構成。如系統共有12路測量，那麼如圖3所示，在遮光片的一個環狀上排列12個孔，每個孔到遮光片的圓心距離相等，孔間間距相等。發光二級管由於結構本身造成發出的光在4 π立體角內是非均勻的，為使發光二極體到達遮光片的光能夠基本均勻，二極體軸心通過遮光片中心，並使用磨砂光導進行混光，並增加光源到遮光片適當距離，使光源光到達遮光片每個孔光通量儘量均勻且最大。每個孔的直徑與傳輸光的光纖相當。首先要對整個分光系統進行避光處理，遮光片上的12個小孔引出12根光纖，為保證各個光路不發生串擾，光纖使用黑色熱縮管包裝，光纖另一頭耦合到一圓形光導固定，該圓形光導與光電倍增管端窗等大。使用同一隻標準光電倍增管連接固定的電子學先後耦合到每一路的光纖輸出端。在相同光源下，測出每一路的光通量大小，給出每一路的光路光通量修正係數Ln。該測量過程中發光二極體發光的光通量不宜過高或過低，應控制在通過遮光片單孔光通量能讓標準光電倍增管工作在線性工作區間即可。
如圖1、2所示，電子學測量系統3由供電高壓、分壓電路、整形放大電路和數據採集構成。在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路，在各光電倍增管的輸出端分別連接整形放大電路和數據採集電路。每路光路對應一路電子學測量系統和數據獲取路，使用標準光源和標準光電倍增管連接不同電子學通道進行測量，可以得到每路的電子學系統的差異，即光源的電子學修正係數Dn，由該測量值得到每路的電子學差異修正係數提供刻度系統使用。測量光電倍增管性能時，通過控制供電高壓，測量不同高壓下光電倍增管的增益曲線，相同高壓下不同光強光電倍增管的增益變化曲線。刻度系統4是按兩步來完成的，測量前通過使用標準光電倍增管進行比較測量，根據得到的光路光通量修正係數Ln和電子學修正係數Dn對測量結果進行通道之間固有差異的修正。測量中相對於標準管測量的修正可以消除環境溫度，電阻熱噪聲和光源飄動等誤差，提高整個系統的測量精度。將12個測量通路中確定一路為標準路，將標準光電倍增管與標準路耦合，固定該光路以及後端測量電子學。將11隻待測光電倍增管分別耦合到其他11通路的圓形光導上，改變光強度和光電倍增管的高壓同時進行增益測量，每一批次測量只替換11通路的光電倍增管。測量時得到標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值和其他路被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值，可以得到被測光電倍增管的增益修正值。修正公式為:
被測光電倍增管增益=被測光電倍增管測量增益X被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值XLnX Dn/標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值。其中，Ln代表第η路光路光通量修正係數，Dn代表第η路電子學修正係數。
權利要求
1.一種多路光電倍增管的增益值相對測量法，其特徵在於包括以下步驟: 將一照射光源均等地分成互不串擾的多路光源，每路光源對應一根光纖將光引導到光電倍增管的光敏表面，在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路，在各光電倍增管的輸出端分別連接整形放大電路和數據採集電路； 再將以上多路光源中的其中一路光源確定為標準路，其餘的則為其他測量通路，標準路上相連的光電倍增管為標準光電倍增管； 將標準光電倍增管先後偶合在每路光源的光纖輸出端，固定標準管的測量電子學通路，並測量信號幅度，得到每路光源的光路光通量修正係數Lh ;將標準的光源通路和標準電倍增管輸出分別接在各個通道的電子學通路上測量信號幅度，得到每路光源的電子學修正係數Dn ； 將標準光電倍增管與標準路耦合；將待測光電倍增管分別耦合到其他通路上，同時進行測量，分別得到標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值和其他路被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值，通過以下公式得到被測光電倍增管增益修正值: 被測光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值XLnXDn/標準光電倍增管的信號積分面積或峰位幅度值。
2.根據權利要求1所述多路光電倍增管的增益值相對測量法，其特徵在於:所述照射光源為發光二極體，使用脈衝產生器控制發光二極體發光強度和頻率，以及信號形狀。
3.根據權利要求1所述多路光電倍增管的增益值相對測量法，其特徵在於:採用遮光片將一照射光源均等地分成互不串擾的多路光源，用光纖引出各路光源，所述光纖使用熱縮管封裝避光。
全文摘要
一種多路光電倍增管的增益值相對測量法，涉及光纖及傳感器技術，將一照射光源通過遮光片均等地分成多路光源，每路光源的光用一根光纖引導並耦合到一個光電倍增管的光敏表面，在各光電倍增管上分別設置供電高壓、分壓電路、整形放大電路和數據採集電路。本發明通過控制工作電壓變化和光源光通量變化，可以同時測量多路光電倍增管的增益，提高了測量效率。多路測量中的一路固定使用同一隻光電倍增管，將該路定為標準路。每次測量其他路與標準路進行比較來修正外界因素產生的漂移，同時引入兩個修正係數，即光路光通量修正係數和電子學通路修正係數來修正通路的固有差異，可以消除測量過程中各種環境影響，從而提高測量精度。
文檔編號G01J1/10GK103091073SQ201310065409
公開日2013年5月8日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者吳和宇, 呂琦雯, 王濤, 居小平 申請人:江蘇中惠醫療科技股份有限公司